GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) 一、目前國內(nèi)電力抄表狀況簡介　　目前國內(nèi)用于抄表的技術(shù)有很多種，如人工抄表，RS485，紅外和電力線載波等。其中RS485和紅外抄表的技術(shù)比較成熟，并且被廣泛采用，電力線載波抄表只能在小范圍內(nèi)使用。RS485抄表需要布線而且只可以在小范圍實(shí)施（小于1000米）；紅外抄表需要人工現(xiàn)場抄表；由于受技術(shù)及國內(nèi)電網(wǎng)客觀條件的影響，電力線載波抄表仍存在許多技術(shù)問題?，F(xiàn)在，基于GSM/GPRS/CDMA公網(wǎng)平臺(tái)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)已成為了抄表行業(yè)的主流。它不僅徹底解決了上述抄表方法的不足，而且優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)保障、低廉的運(yùn)行費(fèi)用讓用戶受益匪淺，使得建立抄表系統(tǒng)不需要昂貴的設(shè)備，也不受距離和空間的限制?！　‰娔苡?jì)量的及時(shí)與準(zhǔn)確直接關(guān)系著生產(chǎn)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益，基于GSM/GPRS/CDMA公網(wǎng)平臺(tái)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，為用戶省去了昂貴的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且沒有距離和地區(qū)的限制，只要存在手機(jī)信號(hào)的地方系統(tǒng)都可以穩(wěn)定的運(yùn)行。其中GSM短信無線抄表系統(tǒng)具有超低的運(yùn)行費(fèi)用，這也增強(qiáng)了系統(tǒng)可應(yīng)用性。電表終端可以按照設(shè)定定點(diǎn)定時(shí)主動(dòng)上報(bào)電表數(shù)據(jù)，抄表中心可以隨時(shí)主動(dòng)讀取任何一塊電表的數(shù)值，而且數(shù)據(jù)自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫，便于操作人員后期查詢。系統(tǒng)可以自動(dòng)生成日報(bào)、月報(bào)、圖形曲線等，具有直觀、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)。二、方案介紹　　通過中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力部門可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到地、市、省級的集中監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)對電力監(jiān)測設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。GPRS網(wǎng)絡(luò)可為電力系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。　　中國移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)組成，利用中國移動(dòng)現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表數(shù)據(jù)通過中國移動(dòng)的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過RS485總線傳到電表集中器，電表集中器通過RS232接口與GPRSDTU透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。三、方案優(yōu)點(diǎn)GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：1、可靠性高：　　與SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個(gè)采集點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制，并具備極強(qiáng)的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)的多機(jī)頻段 碰撞 現(xiàn)象。2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：GPRS具有實(shí)時(shí)在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小，并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間快速，實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。3、集抄范圍廣：GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對集抄的控制和管理。4、系統(tǒng)建設(shè)成本低：　　由于采用GPRS公網(wǎng)平臺(tái)，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備就即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。5、系統(tǒng)運(yùn)營成本低：　　采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用,GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi)，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。6、可對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：　　通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整、遠(yuǎn)程狀態(tài)查詢、遠(yuǎn)程開關(guān)控制等操作。7、系統(tǒng)的傳輸容量大，擴(kuò)容性能好：　　配電數(shù)據(jù)中心要和每一個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴(kuò)展性能，一個(gè)監(jiān)控中心可輕松支持幾千個(gè)電表數(shù)據(jù)采集器的通信接入。四、系統(tǒng)構(gòu)建　　由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名，各個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 （一）系統(tǒng)組成1系統(tǒng)運(yùn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2、電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)：　　電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表首先通過RS485接口通過雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中器，電表集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力公司數(shù)據(jù)中心電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接?！　‰姳砑衅魍ㄟ^RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個(gè)電表，也可以同時(shí)支持多個(gè)電表，實(shí)現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到配電中心；同時(shí)，電表集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對電表進(jìn)行控制操作。2、配電中心。a)配電中心公、專網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) b）公網(wǎng)接入方案　　服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號(hào)/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP地址；可以實(shí)現(xiàn)中小容量的電表數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。c）專網(wǎng)接入方案　　服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線,申請配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求，可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用?！　”O(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能?！　∨潆娭行挠?jì)算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計(jì)費(fèi)管理，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電力局的合法收益。3、GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：　　電表集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動(dòng)的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。（二）系統(tǒng)方案1、采終端實(shí)物圖 2、系統(tǒng)主要功能a)定時(shí)定點(diǎn)主動(dòng)上報(bào)功能 系統(tǒng)可以設(shè)定每塊電表的數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)間和上報(bào)間隔，抄表終端內(nèi)部具有時(shí) 鐘，到達(dá)指定時(shí)刻后自動(dòng)上報(bào)電能表的數(shù)據(jù)（有功總電能、無功總電能、三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因素等）。 b)主動(dòng)查詢功能 在需要的時(shí)候,抄表中心通過電腦可以查詢?nèi)魏我恢浑娔鼙淼漠?dāng)前數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 c)手機(jī)查表功能 在需要的時(shí)候，通過發(fā)送短信可以隨時(shí)查詢電表的當(dāng)前數(shù)據(jù)。 d)電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、運(yùn)算、停電及時(shí)報(bào)警、存儲(chǔ)功能 　 (1)采用圖形界面，可根據(jù)用戶的需要?jiǎng)?chuàng)建總貌圖、流程圖、趨勢曲線圖、報(bào)警畫面，實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場電表數(shù)據(jù)。 (2)對電表數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)互感器變比等參數(shù)計(jì)算用戶實(shí)際的電能消耗。（3）當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，設(shè)備實(shí)時(shí)將停電信息報(bào)到后臺(tái)系統(tǒng)和管理者手機(jī) (4)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲(chǔ)，可根據(jù)用戶的需要每間隔一定時(shí)間對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)?？杀４媸暌陨系臍v史數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。 e)歷史數(shù)據(jù)查詢功能　 形成的歷史數(shù)據(jù)庫可方便的進(jìn)行分類查詢和組合查詢。 f)自動(dòng)報(bào)表生成打印功能 系統(tǒng)配備打印機(jī)，可根據(jù)用戶的具體要求自動(dòng)生成和打印各種報(bào)表，例如：(1)電量日報(bào)表、(2)電量月報(bào)表、(3)用電量的變化曲線圖等 g)智能化分析模塊功能 系統(tǒng)可以根據(jù)抄表數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，為管理部門或決策者提供科學(xué)的依據(jù)。包括分析電量的使用情況、線路損耗、用電異常等。（三）產(chǎn)品特性　　系統(tǒng)采用ZZAX-01DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口,可直接與PC、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)采集和控制。 a)高度集成GPRS和TCP/IP技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)，點(diǎn)對多點(diǎn)等靈活的無線組網(wǎng)方式內(nèi)置嵌入式CPU完成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持PPP、ICMP、TCP、UDP、DNS等協(xié)議，為用戶數(shù)據(jù)提供透明傳輸通道 b)性能穩(wěn)定，保證野惡劣環(huán)境下長期可靠工作，內(nèi)置看門狗電路　 c)支持永遠(yuǎn)在線模式，用戶可設(shè)置心跳間隔時(shí)間和心跳包，保持設(shè)備長期在線　 d)在網(wǎng)絡(luò)故障或中心關(guān)閉等情況下，DTU具有條件恢復(fù)后自動(dòng)重連功能　 e)DTU能夠工作在全透明傳輸方式下保證100%不丟失，除非網(wǎng)絡(luò)故障　f)DTU能夠工作在全透明傳輸模式和用戶指令模式，以給DTU傻瓜型和靈活性雙重角色　　g)提供RS232/RS485/RS422通訊接口，波特率可選擇，從300bps到115200bps，開始位/停止位/奇偶校驗(yàn)可選，RTS/CTS流控可選 h)支持近端和遠(yuǎn)程參數(shù)配置與訪問ui)內(nèi)置FLASH存儲(chǔ)器，能夠長期保存用戶配置的參數(shù)uj)抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用場合u （四）安全措施　　由于電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7 24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。1、APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器，移動(dòng)終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專網(wǎng),服務(wù)器與公網(wǎng)Internet隔離,可以有效避免非法入侵。2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪問專用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無法呼叫專門的APN。3、可以為每個(gè)GPRS數(shù)據(jù)傳設(shè)備單獨(dú)配置DTUID號(hào)和密碼，通過數(shù)據(jù)中心在其登陸時(shí)進(jìn)行應(yīng)用層認(rèn)證，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的DTUID號(hào)和密碼的GPRS的設(shè)備將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。4、數(shù)據(jù)加密：可對整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。五、結(jié)論　　對于電力部門來說，遠(yuǎn)程變電站抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。因?yàn)樽冸娬緮?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對各重要電力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控,自動(dòng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時(shí)間并節(jié)省專線建設(shè)成本。